Charakteristiky nukleas, štruktúra, typy a funkcie

Ten Nukleas Sú to enzýmy, ktoré sú zodpovedné za degradovanie nukleových kyselín. To sa dosahuje hydrolýzou fosfodiérových väzieb, ktoré udržiavajú nukleotidy pohromade. Z tohto dôvodu sú tiež známe v literatúre ako fosfodiesterae. Tieto enzýmy sa nachádzajú takmer vo všetkých biologických entitách a hrajú základnú úlohu v replikácii, opravách a iných procesoch DNA.

Všeobecne ich môžeme klasifikovať v závislosti od typu nukleových kyselín, ktoré sú rozdelené: nukleas, ktorého substrát je RNA, sa nazývajú ribonukleázy a tie z DNA sú známe ako deoxyribonukleas. Existujú niektoré nešpecifické schopné degradovať DNA aj RNA.

Fosfodiéster. Zdroj: xvazquez [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

Ďalšia široko používaná klasifikácia závisí od enzýmovej akcie. Ak postupne vykonáva svoju prácu, počnúc koncami reťazca nukleových kyselín, nazývajú sa exonukleázy. Na rozdiel od toho, ak sa zlomok vyskytne vo vnútornom bode reťazca, nazývajú sa endonukleázy.

V súčasnosti sa niektoré endonukleázy široko používajú v rekombinantnej technológii DNA v laboratóriách molekulárnej biológie. Toto sú neoceniteľné nástroje na experimentálnu manipuláciu s nukleovými kyselinami.

[TOC]

Charakteristika

Nukleas sú biologické molekuly proteínovej povahy a s enzymatickou aktivitou. Sú schopné hydrolyzovacie väzby, ktoré viažu nukleotidy v nukleových kyselinách.

Pôsobia prostredníctvom všeobecnej katalýzy kyseliny. Túto reakciu možno rozdeliť do troch základných krokov: nukleofilný útok, tvorba negatívne naloženého sprostredkovateľa a ako posledný krok prerušenie prepojenia.

Existuje typ enzýmu nazývaný polymeráza, zodpovedný za katalyzáciu syntézy DNA (v replikácii) a RNA (pri transkripcii). Niektoré typy polymeráz vykazujú nukleázovú aktivitu. Rovnako ako polymerázy, aj ďalšie súvisiace enzýmy predstavujú túto aktivitu.

Môže vám slúžiť: homológne a analogické štruktúry (s príkladmi)

Štruktúra

Nukleas je súbor extrémne heterogénnych enzýmov, kde existuje malý vzťah medzi jeho štruktúrou a mechanizmom účinku. To znamená, že existuje drastická variácia medzi štruktúrou týchto enzýmov, takže nemôžeme spomenúť žiadnu štruktúru spoločnú pre všetky z nich.

Chlapci

Existuje viac typov nukleasov a tiež rôzne systémy na ich klasifikáciu. V tomto článku budeme diskutovať o dvoch hlavných klasifikačných systémoch: podľa typu nukleovej kyseliny, ktorú degradujú, a podľa formy enzýmového útoku.

Ak má čitateľ záujem, môžete hľadať tretinu rozsiahlejšiu klasifikáciu na základe funkcie každej jadrovej hodnoty (pozri Yang, 2011).

Je potrebné spomenúť, že v týchto nukleóznych enzymatických systémoch nie sú špecifické pre ich substrát a môžu degradovať oba typy nukleových kyselín.

Podľa špecifickosti použitého substrátu

Existujú dva typy nukleových kyselín, ktoré sú prakticky všadeprítomné pre organické bytosti: kyselina deoxyribonukleová alebo DNA a kyselina ribonukleová, RNA, RNA. Špecifické enzýmy v degradujúcej DNA sa nazývajú deoxyribonukleas a RNA, ribonukleázy.

Podľa formy útoku

Ak je reťazec nukleových kyselín napadnutý endoly, to znamená vo vnútorných oblastiach reťazca, enzým sa nazýva endonukleáza. Alternatívny útok sa vyskytuje postupne prostredníctvom jedného z koncov reťazca a enzýmy, ktoré ho vykonávajú, sú exonukleázy. Pôsobenie každého enzýmu sa premieta do rôznych dôsledkov.

Keď exonukleázy oddeľujú krok za krokom, účinky na substrát nie sú príliš drastické. Naopak, účinok endonukleánov je výraznejší, pretože môžu reťaz rozdeliť v rôznych bodoch. Ten sa môže zmeniť až do viskozity roztoku DNA.

Môže vám slúžiť: Single -Filetical Group

Exonukleas boli rozhodujúcimi prvkami na objasnenie povahy spojenia, ktoré udržiavali nukleotidy pohromade.

Špecifickosť miesta rezania endonukleases sa líši. Existujú niektoré typy (napríklad deoxyribonukleáza i) enzým, ktorý sa môže rozrezať na nešpecifické miesta a generovať relatívne náhodné rezy vzhľadom na sekvenciu.

Naopak, máme veľmi špecifické endonukleázy, ktoré sa znižujú iba v určitých sekvenciách. Neskôr vysvetlíme, ako molekulárne biológovia využívajú túto vlastnosť.

Existujú niektoré nukleá, ktoré môžu pôsobiť z endo aj exonukleázy. Príkladom je tzv. Mikrokonická nukleáza.

Funkcia

Nukleasa katalyzujú sériu nevyhnutných reakcií na život. Nukleázová aktivita je základným prvkom replikácie DNA, pretože pomáhajú eliminácii základného náteru alebo najprv a zúčastniť sa na korekcii chýb.

Týmto spôsobom sú dva procesy tak relevantné ako rekombinácia a oprava DNA sprostredkované nukleas.

Prispieva tiež k vytvoreniu štrukturálnych zmien v DNA, ako je topoizomerizácia a miesto špecifické pre rekombináciu. Aby sa všetky tieto procesy uskutočnili, je potrebný dočasný zlom fosfodiérového spojenia, vyrobený spoločnosťou Nucleasas.

V RNA sa Nukleas tiež podieľa na základných procesoch. Napríklad pri dozrievaní posla a pri spracovaní rušenia RNA. Rovnakým spôsobom sa podieľajú na programovaných procesoch bunkovej smrti alebo apoptóze.

V jednobunkových organizmoch predstavujú nukleas obranný systém, ktorý im umožňuje stráviť externú DNA, ktorá vstupuje do bunky.

Aplikácie: Reštrikčné enzýmy

Molekulárni biológovia využívajú špecifickosť určitých nukleas nazývaných špecifické reštrikčné nukleas. Biológovia si všimli, že baktérie sú schopné stráviť cudziu DNA, ktorá bola zavedená laboratórnymi technikami.

Môže vám slúžiť: Flora a fauna z Antarktídy: Reprezentatívne druhy

Pri skúmaní viac v tomto fenoméne vedci objavili reštrikčné nukleas: enzýmy, ktoré znižujú DNA v určitých nukleotidových sekvenciách. Sú to druh „molekulárnych nožníc“ a zistíme, že sú vyrobené na predaj.

DNA baktérií je „imunitná“ voči tomuto mechanizmu, pretože je chránená chemickými modifikáciami v sekvenciách, ktoré podporujú degradáciu. Každý druh a kmeň baktérií má svoje špecifické nukleas.

Tieto molekuly sú veľmi užitočné, pretože zaisťujú, že rez sa bude vždy vykonávať na rovnakom mieste (od 4 do 8 nukleotidov). Aplikujú sa v rekombinantnej technológii DNA.

Alternatívne v niektorých rutinných postupoch (ako je PCR) prítomnosť nukleasas negatívne ovplyvňuje tento proces, pretože trávia materiál, ktorý vyžaduje analýzu. Z tohto dôvodu je v niektorých prípadoch potrebné uplatniť tieto enzýmy inhibítory.

Odkazy

1. Hnedá, t. (2011). Úvod do genetiky: Molekulárny prístup. Girlandská veda.
2. Davidson, J., & Adams, R. L. P. (1980). Biochémia Davidsonových nukleových kyselín. Obrátil som sa.
3. Nishino, T., & Morikawa, K. (2002). Štruktúra a funkcia nukleáz v opravách DNA: tvar, priľnavosť a čepeľ nožníc DNA. Onkogén, dvadsaťjeden(58), 9022.
4. Stoddard, B. L. (2005). Štruktúra a funkcia endonukleázy navádzania. Štvrťročné recenzie biofyziky, 38(1), 49-95.
5. Jang, w. (2011). Nukleázy: rozmanitosť štruktúry, funkcie a mechanizmu. Štvrťročné recenzie biofyziky, 44(1), 1-93.